DE10151113A1

DE10151113A1 - Opto-elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10151113A1
Application number: DE10151113A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Schunk
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: US6735023B2; US20030103278A1; DE10151113B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Modul mit einem Sende- und/oder Empfangselement, einem Träger, auf dem das Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist, und mit einem Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und mit einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartners, wobei das Modulgehäuse mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material gefüllt ist. Erfindungsgemäß ist eine gesonderte Koppellinse (8) zur Lichtkopplung zwischen dem Sende- und/oder Empfangselement (6) und dem Kopplungspartner (4) vorgesehen, die angrenzend an den Vergusskörper (9) im oder kurz vor dem Ankopplungsbereich (3) im Modulgehäuse (1) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren mehrere Verfahren zur Herstellung eines derartigen Moduls.

Description

Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Modul nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 14 und Verfahren zu seiner Herstellung. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind kostengünstige opto-elektronische Module, die mit POF (Plastic Optical Fibre)-Lichtwellenleitern gekoppelt werden.

Aus der DE 199 09 242 A1 sind ein opto-elektronisches Modul und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, bei dem ein Träger mit einem opto-elektronischen Wandler in einer Gießform positioniert und mit einem lichtdurchlässigen, formbaren Material umgeben wird. Das formbare Material bildet dabei einen Formkörper aus, der eine der Kopplung dienende Funktionsfläche enthält. Die Formgebung der Funktionsfläche erfolgt durch einen Füllverschluss, der der Funktionsfläche entsprechend gestaltet ist und nach Einbringen des formbaren Materials in das Modulgehäuse entfernt wird.

Nachteilig an dem bekannten Herstellungsverfahren ist, dass ein Füllverschluss zur Formgebung der Funktionsfläche benötigt wird, der ein Wegwerfteil darstellt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Gefahr besteht, dass die durch das formbare Material im Formkörper gebildete Funktionsfläche mangelhaft ausgeführt ist. Insbesondere besteht die Gefahr, dass sich in dem die Funktionsfläche bildenden Füllverschluss beim Befüllen mit dem formbaren Material eine Luftblase ausbildet, so dass die Funktionsfläche nicht als Sammellinse, sondern infolge der Luftblase als Zerstreuungslinse ausgebildet wird.

Die beschriebenen Probleme stellen sich in erhöhtem Maße, wenn als opto-elektronischer Wandler eine Photodiode oder eine Laserdiode verwendet wird, die einen im Vergleich zum anzukoppelnden Kopplungspartner kleineren Durchmesser aufweist. So besteht hier in besonderem Maße die Gefahr, dass in der entsprechend kleinen Ausformung des Füllverschlusses eine Luftblase haften bleibt und zur Ausbildung einer Zerstreuungslinse statt einer Sammellinse führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein opto-elektronisches Modul der eingangs genannten Art und Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronischen Moduls zur Verfügung zu stellen, die die oben erläuterten Probleme vermeiden und insbesondere auch bei opto-elektronischen Wandlern kleinen Durchmessers die Bereitstellung einer präzise ausgeführten Koppellinse ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optoelektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein opto-elektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 17, 18 und 19 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Danach ist in einem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass im oder kurz vor dem Ankopplungsbereich und angrenzend an den Vergusskörper eine Koppellinse im Modulgehäuse angeordnet ist. Die Koppellinse ist als gesondert hergestelltes Teil ausgebildet, das je nach verwendetem Herstellungsverfahren vor oder nach dem Befüllen des Modulgehäuses mit dem Vergussmaterial in das Modulgehäuse eingesetzt wird.

Die Koppellinse wird somit nicht durch den Vergusskörper gebildet, sondern stellt ein gesondertes Teil dar. Durch Verwendung eines gesondert hergestellten Teils als Koppellinse wird sichergestellt, dass die Koppellinse auch bei kleinen Dimensionen die gewünschten Lichtformungseigenschaften besitzt.

Bevorzugt ist die Koppellinse derart ausgebildet, dass sie den Ankopplungsbereich vollständig verschließt. Dies weist den Vorteil auf, dass die Verwendung eines als Wegwerfteil ausgebildeten Füllverschlusses bzw. Stempels entbehrlich wird, da das Modulgehäuse bereits durch die Koppellinse verschlossen wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Koppellinse dementsprechend vor einem Befüllen des Modulgehäuses mit dem formbaren Material in das Modulgehäuse eingesetzt. Ein Einsetzen kann dabei von der Innenseite oder auch von der Außenseite erfolgen.

Die Koppellinse ist bevorzugt derart geformt, dass sie einen Halterand aufweist, der sich an den lichtformenden Bereich der Linse radial anschließt und im Übergangsbereich zum Ankopplungsbereich am Modulgehäuse anliegt. Eine dichte Verbindung mit dem Modulgehäuse erfolgt dabei bevorzugt über einen Formschluss, wobei in dem Modulgehäuse und/oder dem Halterand der Koppellinse umlaufende Nuten, Aussparungen oder andere Formschlussflächen ausgebildet sind. Der Halterand kann einstückig mit dem lichformenden Bereich ausgebildet sein oder einen gesonderten, der Positionierung und Halterung dienenden Träger darstellen, auf den der lichtformende Bereich, d. h. die eigentliche Sammellinse aufgesetzt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Halterand der Koppellinse gekröpft ausgebildet. Der Umfang des Halterandes bildet dabei in Richtung des Ankopplungsbereiches einen Anschlag für einen Koppelpartner aus. Dieser Anschlag ist gegenüber dem Linsenscheitel in Richtung des Ankopplungsbereiches axial versetzt, so dass nicht die Gefahr besteht, dass ein in den Ankopplungsbereich eingeführter Lichtwellenleiter bei einer Stoßkopplung mit der Koppellinse direkt in Kontakt mit dem lichtformenden Bereich tritt und diesen dabei eventuell beschädigt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet der Vergusskörper im Ankopplungsbereich eine Ausformung aus, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergusskörper durch einen Vorsprung eines entsprechend geformten und nach dem Befüllen entfernten Füllverschlussss gebildet wird, und wird die Kopplelinse in diese Ausformung des Vergusskörpers eingesetzt. Die Ausformung bildet dabei anders als in der DE 199 09 242 A2 keine Koppellinse aus, sondern stellt eine Aufnahme- und Positionierhilfe für eine gesondert ausgeführte Koppellinse dar. Die Koppellinse wird bevorzugt in die zugehörige Ausformung des Vergusskörpers eingeklebt.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein opto-elektronisches Modul, bei dem das Modulgehäuse mit einem formbaren, lichtdurchlässigen Vergusskörper gefüllt ist, der eine Funktionsfläche ausbildet, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergusskörper durch einen an seiner Stirnseite entsprechend der Außenkontur der Funktionsfläche gestalteten und danach entfernten Füllverschluss gebildet ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Funktionsfläche eine sich radial erstreckenden Struktur aufweist, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergusskörper durch eine sich radial erstreckenden Nut des Füllverschlusses gebildet wird. Die sich radial erstreckende Nut des Füllverschlusses ist bei Einfüllen des formbaren Materials senkrecht ausgerichtet und ermöglicht somit ein Aufsteigen und Ableiten sich in der entsprechenden Aussparung des Füllverschlusses bildender Luftblasen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die direkt in den Vergusskörper integrierte Koppellinse blasenfrei hergestellt werden kann. Jedoch muss infolge der Nut bzw. der durch diese erzeugten Struktur in der Koppellinse eine verringerte Koppeleffizienz in Kauf genommen werden.

Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronisches Moduls der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der Ankopplungsbereich vor Einfüllen des formbaren Materials in das Modulgehäuse mit einer gegenüber dem Sende- und/oder Empfangselement ausgerichteten Koppellinse verschlossen wird. Der Einsatz eines gesonderten Füllverschlusses ist dabei nicht erforderlich. Die dem Gehäuseinneren zugewandte Seite der Linse ist bevorzugt so beschaffen, daß die Gießmasse bei Aushärtung eine gute Verbindung mit der Linse eingeht. Dies kann durch entsprechende Materialauswahl der Linse unterstützt werden.

Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronisches Moduls verwendet einen gesonderten Füllverschluss und zeichnet sich dadurch aus, dass beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergusskörper durch einen Vorsprung des entsprechend geformten Füllverschlussss im Vergussmaterial eine Ausformung gebildet und in diese Ausformung nach Entfernen des Füllverschlusses die Koppellinse eingesetzt wird. Die Ausformung stellt dabei eine Aufnahme- und Positionierhilfe für die nach Aushärten des Vergussmaterial eingesetzte Koppellinse dar.

Ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronisches Moduls verwendet ebenfalls einen gesonderten Füllverschluss und zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Stirnseite des Füllverschluss eine Koppellinse angeordnet, mittels des Füllverschlusses in das Modulgehäuse eingeführt und von diesem bis zum Befüllen mit dem Vergusskörper gehalten wird, wobei die Stirnseite des Füllverschlusses entsprechend der Linsenrückseite ausgebildet ist. Die dem Gehäuseinneren zugewandte Seite der Linse ist dabei wiederum bevorzugt so beschaffen, daß die Gießmasse bei Aushärtung eine gute Verbindung mit der Linse eingeht.

Diese Erfindungsvariante weist den Vorteil auf, daß die Koppellinse durch den Füllverschluss in die gewünschte Position im Gehäuseinneren gebracht wird und kein Anschlag der Koppellinse am Gehäuse erforderlich ist. Die Koppellinse wird durch ihre haftende Verbindung mit dem Vergusskörper im Gehäuse gehalten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Moduls mit einem Modulgehäuse, einem in das Modulgehäuse eingebrachten Träger mit einem Sende- und/oder Empfangselement und einer Koppellinse,
Fig. 2 eine erste alternative Ausgestaltung der Koppellinse bei einem Modul gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine zweite alternative Ausgestaltung der Koppellinse bei einem Modul gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine dritte alternative Ausgestaltung der Koppellinse bei einem Modul gemäß Fig. 1,
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls mit einem Modulgehäuse, einem eingebrachtem Träger und einer Koppellinse,
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls mit einem Modulgehäuse, einem eingebrachtem Träger und einer Koppellinse,
Fig. 7 eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 6, wobei in einem ersten Verfahrensschritt in den Ankopplungsbereich des Modulgehäuses ein Stempel eingebracht ist, der eine Vertiefung in dem Vergusskörper des Moduls bewirkt,
Fig. 8 eine Anordnung gemäß Fig. 7, wobei in die Vertiefung des Vergusskörpers eine Linse eingesetzt ist,
Fig. 9 eine alternative Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 und 8, wobei eine den Ankopplungsbereich abdichtende Koppellinse in die Vertiefung des Vergusskörpers eingesetzt ist,
Fig. 10 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Modulgehäuses mit eingesetzter Koppellinse und vor Einbringen des Trägers,
Fig. 11 das opto-elektronische Modul der Fig. 10 nach Einbringen des Trägers und der Ankopplung einer POF-Lichtfaser,
Fig. 12A einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines in den Ankopplungsbereich des Modulgehäuses eines opto-elektronischen Moduls während der Befüllung mit einem Vergussmaterial einzubringenden Stempels mit integrierter Linse und radialer Nut,
Fig. 12B eine Draufsicht auf den Stirnbereich des Stempels der Fig. 12A;
Fig. 1 zeigt ein opto-elektronisches Modul mit einem auch als CAI (Cavity-As-Interface)-Gehäuse bezeichneten Modulgehäuse 1, das zum einen eine Aufnahmeöffnung 101 zum Einführen eines Trägers 2 und zum anderen einen Ankopplungsbereich 3 zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters 4 aufweist.
Auf dem Träger 2 ist auf einem Submount 5 ein Sende- und/oder Empfangselement 6 angeordnet, bei dem es sich insbesondere um eine Photodiode, eine Leuchtdiode oder einen vertikal emittierenden Laser handelt. Der optisch aktive Bereich 601 des Sende- und/oder Empfangselementes ist derart gegenüber dem Träger 2 und im Modulgehäuse 1 ausgerichtet, dass seine Symmetrieachse 7 mit der Achse des Ankopplungsbereiches 3 übereinstimmt.
Der Ankopplungsbereich 3 ist als senkrecht vom Modulgehäuse 1 vorstehender Stutzen oder Rüssel mit einer Aufnahmeöffnung 31 ausgebildet. Er dient der Aufnahme und Fixierung des anzukoppelnden Lichtwellenleiters 4, bei dem es sich bevorzugt um eine Plastikfaser handelt. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Durchmesser der Plastikfaser 4 größer als der Durchmesser des Sende- und/oder Empfangselementes 6. Der Durchmesser des Sende- und/oder Empfangselementes liegt beispielsweise in der Größenordnung des Durchmessers des Kerns 41 der Plastikfaser 4, der etwa 1 mm beträgt.
Zur Kopplung von Licht zwischen dem Sende- und/oder Empfangselement 6 und dem Lichtwellenleiter 4 ist in das Gehäuse 1 im Übergangsbereich zum Ankopplungsbereich 3 eine Koppellinse 8 eingesetzt. Die Koppellinse 8 grenzt dabei an einen Vergusskörper 9 aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material, das über die Aufnahmeöffnung 101 in das Modulgehäuse 1 eingefüllt wurde und nach Aushärtung den Vergusskörper 9 bildet.
Die Koppellinse 8 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Sie besteht aus einem lichtformenden, sphärisch oder auch asphärisch ausgebildeten Linsenbereich 81, der die eigentliche Sammellinse bildet, und einem sich daran radial anschließenden Halterand 82. Der Halterand 82 weist vom Sende- und/oder Empfangselement abweisenden Stirnflächen 83, an denen die Lichtfaser 4 zur Anlage kommt (vgl. Fig. 1).
Weiter ist der Halterand 82 gekröpft ausgebildet, d. h. die vom Sende- und/oder Empfangselement 6 abweisenden Stirnflächen 83 sind axial gegenüber dem Linsenscheitel 81' des lichtformenden Bereichs 81 in Richtung des Ankopplungsbereichs 3 versetzt. Der axiale Abstand beträgt beispielsweise 50 µm.
Dies gekröpfte Ausbildung der Halterands weist den Vorteil auf, dass eine in den Ankopplungsbereich 3 eingeführte Lichtfaser 4 bei einer Stoßkopplung mit der Stirnfläche 83 des Halterandes 82 nicht in Kontakt mit dem lichtformenden Bereich 81 gerät und dieser daher nicht beschädigt werden kann.
Zwecks einer formschlüssigen Verbindung der Linse 8 mit dem Modulgehäuse 1 ist in das Modulgehäuse 1 eine umlaufende Ringnut 102 eingebracht, in die der Halterand 82 der Linse 8 formschlüssig eingesetzt ist. Die Linse 8 schließt dabei den Ankopplungsbereich 3 des Moduls dichtend ab. Sie wird vor einem Einfüllen des formbaren Materials (Gießharzes), das nach Erhärten den Vergußkörper ausbildet, in das Modulgehäuse 1 eingesetzt und schließt den Ankoppungsbereich 3 gegenüber dem Inneren des Modulgehäuses 1 ab. Die Verwendung eines gesonderten Füllverschlusses bzw. Stempels zum Verschluß des Ankopplungsbereiches 3 bei Einbringen des Gießharzes ist damit überflüssig.
Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Randbereichs 82 der Koppellinse 8. Zwecks einer formschlüssigen Verbindung mit dem Modulgehäuse 1 ist in dem Halterand 82 eine Aussparung 84 ausgebildet, durch die der Halterand 82 zum einen einen in die Öffnung 31 des Ankopplungsbereichs 3 ragenden Vorsprung 85 und zum anderen einen äußeren, sich radial erstreckenden Abdeckbereich 86 ausbildet. Nach Einsetzen der Linse 8 in den Ankopplungsbereich 3 ragt der Vorsprung 85 in die Öffnung 31 des Ankopplungsbereichs 3 hinein und liegt dicht an der Innenseite 31a des Ankopplungsbereichs 3 an. Der Abdeckbereich 86 liegt dagegen an der Innenseite des Modulgehäuses 1 an. Es wird auf diese Weise mittels der Linse 8 ein dichter Abschluss des Ankopplungsbereichs 3 bereitgestellt.
Im übrigen ist auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 der Halterand 82 gekröpft ausgebildet und mit Anschlagflächen 83 versehen.
Die Ausführungsform der Fig. 3 weist gegenüber der Ausführungsform der Fig. 2 den Vorteil auf, dass keine Modifikation eines standardgemäßen Modulgehäuses durch Einbringung einer Rundnut 102 (vgl. Fig. 2) erforderlich ist. Eine solche Rundnut kann bei der Herstellung des Modulgehäuse mittels eines Spritzgusswerkzeugs nur durch ein vorspringendes Scharnier im Spritzgusswerkzeug erzeugt werden, das vor einem Befüllen mit Vergussmaterial wieder entfernt werden muss. Das Erfordernis eines beweglichen Formeinsatzes beim Spritzgusswerkzeug ist jedoch nachteilhaft und wird beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 vermieden.
In alternativen Ausgestaltungen sind andere formschlüssige Verbundungen des Halterandes 82 am Modulgehäuse 1 vorgesehen.
Die Fig. 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der lichtformende Teil 81 der Koppellinse 8 als doppelte Linse mit einem Linsenbereich 811 zu dem elektro-optischen Wandler 6 hin und einem Linsenbereich 812 zu der Lichtfaser 4 hin ausgebildet ist. Die beiden Linsenbereiche 811, 812 sind bevorzugt asphärisch ausgebildet.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung eines optoelektronischen Moduls, bei der eine Koppellinse 8a mechanisch auf dem erhärteten Vergusskörper 9 fixiert, insbesondere auf diesen aufgeklebt ist. Zum Verschließen des Ankopplungsbereichs 3 bei Befüllen des Modulgehäuses 1 mit dem Vergussmaterial ist in den Ankopplungsbereich 3 ein nicht dargestellter Stempel mit planer Stirnfläche eingesetzt, der nach dem Erhärten des Vergussmaterials wieder entfernt wird.
Es wird nun die Koppellinse 8a im Ankopplungsbereich 3 auf den Vergusskörper geklebt. Die Koppellinse 8a weist wiederum einen strahlformenden Linsenbereich 81a und einen sich radial anschließenden Halterand 82a auf, der eine zuverlässige Positionierung und Fixierung des strahformenden Bereichs 81 im Ankopplungsbereich 3 und auf der optischen Achse 7 des Sende- und/oder Empfangselementes 6 erlaubt. Grundsätzlich kann der Halterand 82a dabei auch einen geringeren Durchmesser als der Ankopplungsbereich 3 aufweisen oder auf ihn ganz verzichtet werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 weist einen gewissen Nachteil insofern auf, als ein relativ großer, nicht optimaler Abstand zwischen der Linse 8 mit ihrem lichtformenden Bereich 81a und dem Sende- und/oder Empfangselement 6 vorliegt, so dass die Koppeleffizienz nicht optimal ist. Es sind daher Lösungen anzustreben, bei denen die Koppellinse einen kürzeren Abstand zum Sende- und/oder Empfangselement 6 aufweist und dementsprechend eine bessere Koppelleffizienz vorliegt.
Um dies zu erreichen ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 in dem Vergusskörper 9 eine Vertiefung 91 augebildet, die bei Einbringen des Vergussmaterials in das Modulgehäuse 1 durch einen einen entsprechenden Vorsprung aufweisenden Füllverschluss bzw. Stempel gebildet wurde. Eine Koppellinse 8b weist eine rückseitige Anschrägung 801b auf, mit der sie in die Vertiefung 91 eingeklebt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem in den Formkörper 9 eine Aussparung zur Aufnahme einer Koppellinse ausgebildet ist, zeigen die Fig. 7 und 8. In Fig. 7 ist ein Stempel 10 dargestellt, der vor Befüllen des Modulgehäuses 1 mit Vergussmaterial in den Ankopplungsbereich 3 eingesetzt wird und einen Füllverschluss bereitstellt. Der Stempel 10 weist einen im dargestellten Ausführungsbeispiel kreissymmetrischen, kegelstumpfartigen Vorsprung 11 aus. Nach Einfüllen des Vergussmaterials in das Modulgehäuse 1, Herausziehen des Stempels 10 aus dem Ankopplungsbereich 3 und Erhärten des Vergussmaterials unter Ausbildung des Vergusskörpers 9 ist im letzteren eine entsprechende Vertiefung bzw. Aussparung 91 vorhanden (vgl. Fig. 8). Gemäß Fig. 8 wird dann in diese Aussparung eine Koppellinse 8c eingeklebt, wobei durch den Boden 91a der Aussparung 91 eine Aufnahme- und Positionierfläche für den Halterand 82c der Koppellinse 8c bereitgestellt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist in die Vertiefung 91 des Formkörpers 9 eine gekröpft ausgeführte Koppellinse 8d eingeführt, die ähnlich wie die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Koppellinsen ausgeführt und exakt in die Aufnahmeöffnung 31 des Ankopplungsbereichs 3 eingepaßt ist. Insbesondere ist der Halterand 82d gegenüber dem lichtformenden Bereich 81d gekröpft und ragt somit mit seinen umfangsseitigen Anschlagflächen 83d in Richtung des Ankopplungsbereichs 3. Es ist jedoch keine formschlüssige Verbindung mit dem Modulgehäuse erforderlich, da die Koppellinse 8d erst nach Einbringen des Vergusskörpers 9 an diesem befestigt wird.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 bis 9 kann alternativ vorgesehen sein, dass die Koppellinse 8c, 8d nicht nachträglich auf den Formkörper 9 aufgeklebt, sondern bereits vor Eindringen des Vergussmaterials im Modulgehäuse positioniert wird. Hierzu wird die Koppellinse auf die Stirnfläche des Stempels 10 (vgl. Fig. 7) aufgesetzt, die eine mit der Linsenrückseite korrespondierenden Form besitzt (entsprechend der in Fig. 9 angedeutetend Form 11a). Der Stempel 11 dient gewissermaßen als Träger und Halterung für die Koppellinse. Nach Eindringen des Gießharzes bzw. Vergussmaterials in das Modulgehäuse 1 erfolgt eine haftende bzw. klebende Verbindung zwischen der Koppellinse und dem Vergusskörper 9. Eventuell wird dabei die dem Vergusskörper zugewandte Seite der Koppellinse etwas angelöst, so daß eine besonders gute Verbindung zwischen Linse und Vergusskörper 9 entsteht. Nach Aushärten der Vergussmasse 9 wird der Stempel 10 dann wieder entfernt.
Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Koppellinse unmittelbar bei Herstellen des Vergusskörpers 9 an diesem befestigt wird und dies mittels des Stempels in exakt gegenüber dem Sende- und/oder Empfangselement ausgerichteter Form erfolgen kann. Auch sind keine Strukturen am Halterand der Linse oder am Modulgehäuse erforderlich, die eine formschlüssige Verbindung bewirken.
Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Moduls. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Linse 8e bestehend aus einem strahlformenden, mittigen Bereich 81e und einem wiederum gekröpften Halterand 82e von der Außenseite in die Gehäuseöffnung für den Ankopplungsbereich 3 des Modulgehäuses 1 eingesetzt. Zwecks einer formschlüssigen Anbindung des Halterandes 82e am Modulgehäuse 1 weist dieser einen in die Gehäuseöffnung eingesteckten umlaufenden, zylindrischen Kragen 87e mit außenliegenden Vorsprüngen 88e auf, die von außen an dem Modulgehäuse anliegen.
Nach Einbringen der Koppellinse 8e in die Öffnung 31 des Ankopplungsbereichs 3 wird ein Schutzring 12 in den Ankopplungsbereich 3 eingeschoben, der an dem zylindrischen Kragen 87e des Halterandes 8% zur Anlage kommt und mit diesem fluchtet. Der Schutzring 12 verhindert die unerwünschte Einkopplung von Streustrahlung in das Modulinnere.
In Fig. 11 ist auch der Träger 2 mit dem Sende- und/oder Empfangselement 6 in das Modulgehäuse eingeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dabei die Vergussmasse vor dem Träger 2 (in der Zeichenebene von oben) in das Gehäuse eingebracht. Ein Verschluss des Ankopplungsbereiches 3erfolgt durch die Koppellinse 8e, so dass ein gesonderter Füllverschluss nicht erforderlich ist. Nach Aushärten des Vergussmaterials wird eine Plastikfaser 4 in den Ankopplungsbereich 3 eingeschoben. Der Halterand 82e der Linse 8e bildet dabei zusätzlich zu dem aus dem Gehäuse herausragenden Kragen 87e eine Anschlagfläche 83e (vgl. Fig. 10) für die Plastikfaser 4 aus.
Die Fig. 12A und 12B zeigen in Schnittdarstellung und in Vorderansicht einen Füllverschluss bzw. Stempel 10a, wie er bei einem opto-elektronischen Modul und Verfahren, wie es in der DE 199 09 242 A1 beschrieben ist, zum Einsatz kommen kann. Der Stempel weist eine mittige Ausnehmung 110a auf, die mit der Form einer im Vergusskörper 9 auszubildenden Koppellinse 8f korrespondiert.
Abweichend von dem in der genannten Druckschrift bekannten Verfahren ist die Ausnehmung 110a des Stempels 10a mit einer sich beim Befüllungsvorgang vertikal erstreckenden, im Stempel 10a ausgebildeten Entlüftungsnut 111a verbunden. Der Stempel 10a weist dabei an seiner Rückseite eine uhrähnliche Anzeige auf, über die die vertikal Ausrichtung der Entlüftungsnut 111a eingestellt werden kann.
Durch die Entlüftungsnut 111a wird gewährleistet, dass auch bei kleinen, im Vergusskörper 9 auszubildenden Linsen 8f sich keine störenden Luftblasen in der Ausnehmung 110a beim Gießvorgang ansammeln. Eventuelle Luftblasen können vielmehr durch die Entlüftungsnut 111a nach oben entsteigen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht somit die blasenfreie Herstellung einer Koppellinse, die durch sich beim Gießvorgang in die Vertiefung 110a einfließendes Vergußmaterial gebildet wird und einstückiger Bestandteil des Vergußkörpers 9 ist. Korrespondierend mit der Nut 111a ist allerdings in der Koppellinse 8f eine ebenfalls vertikale Struktur 89f ausgebildet, die die Koppeleffizienz etwas mindert.

Claims

1. Opto-elektronisches Modul mit
einem Sende- und/oder Empfangselement,
einem Träger, auf dem das Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist, und
einem Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und mit einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartners,
wobei das Modulgehäuse mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material gefüllt ist,
gekennzeichnet durch
eine gesonderte Koppellinse (8-8e) zur Lichtkopplung zwischen dem Sende- und/oder Empfangselement (6) und dem Kopplungspartner (4), die angrenzend an den Vergusskörper (9) im oder kurz vor dem Ankopplungsbereich (3) im Modulgehäuse (1) angeordnet ist.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse (8, 8a, 8d, 8e) den Ankopplungsbereich (3) vollständig zum Inneren des Modulgehäuses (1) hin verschließt.

3. Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse (8, 8e) vor dem Befüllen des Modulgehäuses mit dem formbaren Material in das Modulgehäuse (1) eingesetzt ist und den Ankopplungsbereich (3) dicht verschließt.

4. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse (8) einen Halterand (82) aufweist, der sich an einen lichtformenden Bereich (81) der Koppellinse (8) radial anschließt, und der Halterand (81) am Modulgehäuse anliegt.

5. Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (1) im Übergangsbereich zum Ankopplungsbereich eine umlaufende Nut (102) ausbildet, in die der Halterand (82) der Koppellinse eingesetzt ist.

6. Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterand (82) der Koppellinse in seinem Randbereich eine umlaufende Ausnehmung (84) aufweist, durch die ein innenliegender Vorsprung (85) und ein außenliegender Abdeckbereich (86) des Halterandes gebildet werden, und die Koppellinse mit dem innenliegenden Vorsprung (85) in den Ankopplungsbereich (3) hineinragt und an diesem umfangsseitig anliegt, während der Abdeckbereich (86) an der Innenseite des Modulgehäuses (1) anliegt.

7. Modul nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterand (82) an der dem Modulgehäuseinneren abgewandten Seite einen Anschlag (83) für den Kopplungspartner (4) ausbildet.

8. Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterand (82) gekröpft ist, wobei der Anschlag (83) des Halterandes gegenüber dem Linsenscheitel (81') in Richtung des Ankopplungsbereiches axial versetzt ist.

9. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse als doppelte Linse (811, 812) ausgeführt ist.

10. Modul nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse (81) und der Halterand (82) einstückig ausgebildet sind.

11. Modul nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterand (82) als gesonderter Träger für die Koppellinse (81) ausgebildet und die Koppellinse (81) auf dem Träger befestigt ist.

12. Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergusskörper (9) im Ankopplungsbereich eine Ausformung (91) ausbildet, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergussmaterial durch einen Vorsprung (11) eines entsprechend geformten und nach dem Befüllen entfernten Füllverschlussss (10) gebildet ist, und die Kopplelinse (8b, 8c, 8d) in diese Ausformung des Vergusskörpers eingesetzt ist.

13. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppellinse (8b, 8c, 8d) auf den Vergusskörper aufgeklebt ist.

14. Opto-elektronisches Modul mit
einem Sende- und/oder Empfangselement,
einem Träger, auf dem das Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist, und
einem Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und mit einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartners,
wobei das Modulgehäuse mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material gefüllt ist, der eine Funktionsfläche ausbildet, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergusskörper durch einen an seiner Stirnseite entsprechend der Außenkontur der Funktionsfläche gestalteten und danach entfernten Füllverschluss gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Funktionsfläche (8f) eine sich radial erstreckende Struktur (89f) aufweist, die beim Füllen des Modulgehäuses mit dem Vergussmaterial durch eine sich radial erstreckenden Nut (111a) des Füllverschlusss (10a) gebildet ist.

15. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sende- und/oder Empfangselement (6) einen kleineren Durchmesser aufweist als der Kopplungspartner (4).

16. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankopplungsbereich als ein eine Steckbucht zur Aufnahme des Kopplungspartners (4) bildender abstehender Stutzen (3) ausgebildet ist.

17. Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Moduls mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material, bei dem
ein Träger mit einem ausgerichtet aufgebrachten Sende- und/oder Empfangselement exakt in einem Modulgehäuse positioniert wird,
dabei das Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartner versehen ist und als Gießform verwendet wird,
der Träger mit dem Sende- und/oder Empfangselement zumindest teilweise mit dem formbaren Material unter Bildung eines Vergusskörpers umgeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ankopplungsbereich (3) vor Einfüllen des formbaren Materials in das Modulgehäuse (1) mit einer gegenüber dem Sende- und/oder Empfangselement (6) ausgerichteten Koppellinse (8, 8e) verschlossen wird.

18. Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Moduls mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material, bei dem
ein Träger mit einem ausgerichtet aufgebrachten Sende- und/oder Empfangselement exakt in einem Modulgehäuse positioniert wird,
dabei das Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartner versehen ist und als Gießform verwendet wird,
der Träger mit dem Sende- und/oder Empfangselement zumindest teilweise mit dem formbaren Material unter Bildung eines Vergusskörpers umgeben wird,
sich im Ankopplungsbereich ein Füllverschluss befindet, der nach Befüllen mit dem formbaren Materials in das Modulgehäuse entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Füllen des Modulgehäuses (1) mit dem Vergussmaterial durch einen Vorsprung (11) des entsprechend geformten Füllverschlussss (10) im Vergussmaterial (9) eine Ausformung (91) gebildet und in diese Ausformung (91) nach Entfernen des Füllverschlusses (10) eine Koppellinse (8b, 8c, 8d) eingesetzt wird.

19. Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Moduls mit einem Vergusskörper aus einem lichtdurchlässigen, formbaren Material, bei dem
ein Träger mit einem ausgerichtet aufgebrachten Sende- und/oder Empfangselement exakt in einem Modulgehäuse positioniert wird,
dabei das Modulgehäuse mit einer Öffnung zum Einführen des Trägers und einem Ankopplungsbereich zum Ankoppeln eines Kopplungspartner versehen ist und als Gießform verwendet wird,
der Träger mit dem Sende- und/oder Empfangselement zumindest teilweise mit dem formbaren Material unter Bildung eines Vergusskörpers umgeben wird,
sich im Ankopplungsbereich ein Füllverschluss befindet, der nach Befüllen mit dem formbaren Materials in das Modulgehäuse entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Stirnseite des Füllverschluss (10) eine Koppellinse angeordnet, mittels des Füllverschlusses (10) in das Modulgehäuse (1) eingeführt und von diesem bis zum Befüllen des Modulghäuses (1) mit dem Vergussmaterial gehalten wird, wobei die Stirnseite des Füllverschlusses (10) entsprechend der Linsenrückseite ausgebildet ist.